生物技术前沿一周纵览(2016年9月23日)

2016-09-23 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 发现水稻驯化过程中控制谷粒发育的基因

 
栽培稻(Oryza sativa L.)是全球一半以上人口的主食,是在大约8000年前由野生稻(Oryza rufipogon)驯化而来的。野生稻通常每个花穗产生几个长的谷粒,具有长芒,对于种子散布和阻止食谷动物捕食,是至关重要的。然而,目前大多数水稻品种每穗能产生多个谷粒,谷粒更短,并且没有或只有很短的芒。这些特性有利于水稻的储存和加工,并且,野生稻与栽培稻之间的差异,代表了水稻驯化中的关键事件。研究人员确定了一个主要基因GAD1,编码EPIDERMAL PATTERNING FACTOR-LIKE (EPFL)肽调节着谷粒数、粒长和芒的发育,所有这些特征都在水稻驯化过程中发生了改变。在gad1基因中的一个移码插入,可破坏EPFL肽的保守的半胱氨酸残基,从而使每穗的粒数增加、粒更短和无芒表型。该研究结果阐述了一个肽信号分子在植物发育中的功能,并有助于揭示水稻驯化的遗传基础。(The Plant Cell
 
 
揭示水稻-稻瘟菌互作过程新机制
 
稻瘟病俗称水稻“癌症”,往往造成水稻严重减产。深入研究水稻-稻瘟菌互作机制,对提出新的病害防控策略和培育抗稻瘟病的水稻新品种具有重要意义。研究人员前期研究中克隆了水稻的广谱抗稻瘟病基因Piz-t,本研究中鉴定了AvrPiz-t在水稻中bZIP转录因子类型的靶标蛋白APIP5。结果显示AvrPiz-t与APIP5在细胞质中相互作用,AvrPiz-t特异性地抑制APIP5的转录活性。在水稻中抑制表达APIP5引起显著的细胞死亡表型,而AvrPiz-t则可以通过抑制APIP5蛋白积累进一步加剧这一过程,导致细胞坏死帮助稻瘟菌进入死体营养阶段。而R蛋白Piz-t通过与APIP5相互作用,稳定APIP5蛋白积累以阻止细胞坏死的发生,从而抑制稻瘟菌从活体营养阶段过渡到死体营养阶段。与此同时,APIP5正调控Piz-t蛋白水平的积累诱导效应子引发的免疫反应(ETI)。这一研究揭示了寄主R蛋白通过稳定病原菌效应蛋白在寄主中的靶标蛋白,从而抑制效应蛋白介导的细胞坏死的新机制,有望为提出新的病害防控策略提供新思路。(Current Biology
 
 
研究获得水稻籽粒灌浆延长突变体
 
籽粒灌浆是水稻(Oryza sativa)生长发育过程中极为重要的阶段,涉及复杂的遗传调控网络和环境互作,直接关系到水稻产量和品质的形成。研究人员通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻品种宜香1B,筛选到一个能稳定遗传的籽粒灌浆延长突变体gef1(grain extended filling 1)。研究人员发现这一重要突变体是一个灌浆延迟、籽粒变大突变体,突变性状能稳定遗传,连续世代自交不产生分离性状;该性状由一对隐性核基因控制,并将其定位于水稻第3染色体上,为进一步研究水稻灌浆分子机制与调控网络奠定了基础。(Chin. Sci. Bull.
 
 
镉处理玉米根系的转录组分析
 
镉(Cd)是一种对植物有剧毒的重金属。它通过影响植物一系列生理和代谢过程,来抑制植物的生长、发育及酶抑制。研究人员对分别在含有氯化镉及不含氯化镉营养液中生长7天的玉米幼苗根系进行测序。结果显示,6个文库(空白对照及实验组)中共产生了2.44亿reads,产生的测序数据为30.37GB,约为其基因组(2.3GB)的13.2倍。产生的差异表达基因(DEGs)共有6342种,包括3778种诱导表达的基因及2560中表达下调的基因。GO富集分析表明,DEGs中生长素相关信号通路基因非常丰富。玉米根系中自由的吲哚-3-乙酸(IAA)水平显著降低,但IAA氧化活性在玉米根系经镉处理后上调。本研究发现生长素会影响镉在玉米幼苗中的积累,有助于我们了解玉米根系在响应镉胁迫条件下复杂的分子机制。(Frontiers in Plant Science
 
 
猪肠道微生物宏基因组程序结果公布
 
人类消化道中居住着大量的微生物,它们被统称为肠道微生物组。肠道微生物组在人类代谢食物、抵御感染和应答药物等过程中起到了重要的作用。许多人类疾病都与微生物组失衡有关,但揭示其中的因果关系并不容易。猪不仅是一种重要的经济动物,也是研究人类生理和疾病的重要模型。研究人员对287头猪的粪便DNA进行了深度宏基因组测序,鉴定了719种肠道菌的7百多万基因。微生物组研究过去主要依赖16S rDNA基因测序。研究显示,在人肠道微生物组参考基因集中发现的功能性通路,有96%也存在于猪肠道微生物组参考基因集中。这些数据有力支持了猪在生物医学研究中的潜在应用。这项研究还指出,性别、年龄和宿主基因都可能影响猪肠道微生物组。(Nature Microbiology
 
 
全基因组从头测序对猪的遗传分析
 
重测序揭示基因变异存在一定的局限,因为这种方法只能检验与参考基因组类似的序列。然而参考基因组往往是不完整的,也不能完全反映物种的遗传多样性。研究人员通过全基因组从头测序对猪(Sus scrofa)进行了更全面的遗传分析。研究人员从头组装了欧亚大陆九种猪的基因组,这些猪在地理分布和表型上很有代表性。他们将自己获得的基因组序列与猪参考基因组进行比较,发现了大量新的SNP和结构变异。研究人员还为猪参考基因组补上了137.02 Mb的序列,这段序列包含1737个蛋白编码基因。这项研究展示了全基因组从头测序的力量,为人们提供了宝贵的遗传学资源,有助于在农业生产和生物医学研究中更有效的利用猪。(Genome Research
 
 
研究揭示细菌适应低渗透压冲击的反应机制
 
细菌在多变的渗透压环境中依赖于机械感应调控而存活。针对细菌机械力感应和调控机制的研究对于理解细菌在复杂宿主和环境中的生存有着重要意义。因此,对于细菌机械力感应和机械敏感性通道的研究成为了一个热点。研究人员通过使用单细胞成像技术,观察描述了大肠杆菌在低渗冲击下的被动机械敏感性响应(passive mechanosensitive response)特征,发现了低渗冲击之后大肠杆菌在初期体积快速膨胀(秒的数量级)之后体积会缓慢的回复(分钟的数量级),甚至可以下降至初始体积之下。该论文在单细胞水平上揭示了机械敏感性门控通道MscL和MscS在低渗冲击响应中的重要作用,并建立了一个数学模型来描述低渗冲击后大肠杆菌体积变化及恢复的机制。这项研究对于理解细菌如何适应环境变化具有重要意义。(PNAS
 

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